基于短程硝化的反硝化除磷的影響因素研究【畢業(yè)論文】

1、<p>　　本科畢業(yè)論文（設(shè)計）</p><p>　　論文題目：基于短程硝化的反硝化除磷的影響因素研究</p><p>　　所在學(xué)院 生物與環(huán)境學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級 環(huán)境工程 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號 &l

2、t;/p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　短程反硝化除磷是近幾年新興的除磷技術(shù)，具有運行周期短，吸磷速率快的優(yōu)勢。本文以模擬污水為研究

3、對象，在序批式反應(yīng)器（SBR）中培養(yǎng)馴化以NO2--N為電子受體的反硝化除磷菌，通過試驗研究了以亞硝酸鹽為電子受體的反硝化聚磷菌除磷的影響因素。結(jié)果表明：采用厭氧/好氧，厭氧/缺氧（連續(xù)投加硝酸鹽），厭氧/缺氧/好氧（連續(xù)投加亞硝酸鹽）的運行方式可完成短程反硝化聚磷菌的篩選與富集；67d完成了短程反硝化除磷系統(tǒng)的啟動，穩(wěn)定運行后COD去除率達70.8%，PO43--P去除率達80.7%，NO2--N去除率達98.9%；在此基礎(chǔ)上，通過調(diào)

4、控反應(yīng)器各運行參數(shù)來確定短程反硝化除磷的最佳條件。結(jié)果顯示：當溫度25℃，進水COD250mg/L，亞硝酸鹽投加量為45mg/L，MLSS為3500mg/L，厭氧段pH為8.0，缺氧段pH為7.0時，系統(tǒng)除磷效果最佳。</p><p>　　關(guān)鍵詞：生物除磷；短程反硝化除磷；馴化；影響因素</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p>&l

5、t;p>　　The shortcut denitrifying phosphorus removal is the new-emerging wastewater phosphorus removal process with the characteristics of short cycling period and rapid phosphorus uptake rate in recent years. In this p

6、aper the denitrifying bacteria which use nitrite as the electron acceptor is obtained through separate acclimation in a sequencing batch reactor using simulated wastewater and the effects of phosphorus removal are studie

7、d. The results showed that the denitrifying phosphorus removal bacter</p><p>　　Key Words: Biological phosphorus removal; Denitrifying phosphorus removal bacteria; Acclimatization; Influence factor </p>

8、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1. 引言2</b></p><p>　　1.1水體磷素污染狀況2</p><p>　　1.2廢水除磷技術(shù)概述2</p><p>　　1.2.1生物除磷技術(shù)原理2</p><p>　　1.

9、2.2傳統(tǒng)生物除磷工藝3</p><p>　　1.3本文的研究意義和研究內(nèi)容6</p><p>　　2. 試驗材料與方法7</p><p><b>　　2.1試驗裝置7</b></p><p><b>　　2.2試驗用水7</b></p><p><b>

10、　　2.3接種污泥8</b></p><p>　　2.4分析項目及分析方法8</p><p>　　3. 結(jié)果與分析8</p><p>　　3.1污泥的馴化與短程反硝化除磷反應(yīng)器的啟動8</p><p>　　3.1.1運行模式8</p><p>　　3.1.2短程反硝化除磷菌的培養(yǎng)馴化9</

11、p><p>　　3.1.3短程反硝化除磷的啟動情況11</p><p>　　3.2短程反硝化除磷的影響因素研究12</p><p>　　3.2.1溫度對短程反硝化除磷的影響12</p><p>　　3.2.2 MLSS對短程反硝化除磷的影響13</p><p>　　3.2.3進水COD對短程反硝化除磷的影響15&

12、lt;/p><p>　　3.2.4亞硝酸鹽投加量對短程反硝化除磷的影響16</p><p>　　3.2.5 pH對短程反硝化除磷的影響18</p><p><b>　　4. 結(jié)論19</b></p><p><b>　　參考文獻20</b></p><p><b&g

13、t;　　致 謝23</b></p><p><b>　　1.引言</b></p><p>　　水環(huán)境對我們的生活環(huán)境有很大的影響，然而隨著工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平不斷提高，大量的污染物排入水體，引起水體內(nèi)的藻類異常增殖、死亡、腐爛，水體物化指標極端變化，導(dǎo)致各種水質(zhì)災(zāi)害，嚴重威脅著水環(huán)境和整個生態(tài)系統(tǒng)。磷素是引起水體富營養(yǎng)化的主要因素之一，這使得除磷技

14、術(shù)的研究與發(fā)展刻不容緩，研究和開發(fā)高效、經(jīng)濟的處理技術(shù)也已經(jīng)成為污水處理的熱點。目前，短程反硝化除磷工藝是生物除磷技術(shù)領(lǐng)域的重大創(chuàng)新，尤其是對低有機碳高氮磷廢水的同步脫氮除磷處理有著明顯的優(yōu)越性[1,2]。</p><p>　　1.1水體磷素污染狀況</p><p>　　磷素主要來源于自然界和人類的生產(chǎn)活動，自然界中的磷素存在于巖石和海洋沉積物中，會通過巖石風化，淋溶而進入水環(huán)境，但是數(shù)量

15、極微；人類的生產(chǎn)活動是水體中大部分磷素的來源，洗滌劑，磷肥，有機磷農(nóng)藥等產(chǎn)品的使用使大量的磷素直接或間接的進入水體，致使水體中磷素過量，引起富營養(yǎng)化污染。</p><p>　　廢水中的磷在不同的廢水類型中以不同的形態(tài)存在，最常見的有磷酸鹽（H2PO4-、HPO42-、PO43-）聚磷酸鹽和有機磷。一般生活污水含磷量在10-15mg/L左右，其中70%是可溶性的。</p><p>　　1.2

16、廢水除磷技術(shù)概述</p><p>　　廢水除磷法可分為物理化學(xué)法和生物法，前者主要包括石灰、鐵鹽、鋁鹽沉淀法，離子交換，反滲透，電滲析等方法，物理化學(xué)法的過程較為復(fù)雜，處理成本和運行費用高，難于應(yīng)用。生物除磷主要指微生物在合適的條件下，通過先釋磷再過量吸磷作用將水體中的磷素去除。生物除磷具有低能耗，高效率等優(yōu)點，并且有效地避免了工業(yè)污染。</p><p>　　1.2.1生物除磷技術(shù)原理&l

17、t;/p><p>　　廢水生物除磷機理中，聚磷菌吸磷和釋磷是普遍認可的機理，該機理認為生物除磷可分為厭氧釋磷和好氧吸磷兩過程。如圖1所示，在厭氧條件下，聚磷菌受到環(huán)境的壓抑作用，將細胞內(nèi)有機態(tài)的磷轉(zhuǎn)化為無機態(tài)的磷，釋放到環(huán)境中。在好氧環(huán)境下，聚磷菌通過分解機體內(nèi)的PHB和外源基質(zhì)產(chǎn)生質(zhì)子驅(qū)動力，將體外的PO43-吸收到體內(nèi)合成ATP和核酸，過剩的PO43-則轉(zhuǎn)化為多聚磷酸鹽貯存于細胞內(nèi)。這一過程表現(xiàn)為微生物對磷的吸收

18、，即磷酸鹽由廢水向生物體內(nèi)轉(zhuǎn)移。釋磷與吸磷過程，生物對磷的攝取量要遠大于釋放量。最后，系統(tǒng)通過排除剩余污泥實現(xiàn)除磷。</p><p>　　圖1 聚磷微生物放磷、聚磷機理</p><p>　　1.2.2傳統(tǒng)生物除磷工藝</p><p><b>　?。?）SBR工藝</b></p><p>　　序批式活性污泥（SBR）工藝是

19、活性污泥法的一種變形，已廣泛應(yīng)用于廢水處理，該工藝中傳統(tǒng)意義上的空間工藝流程轉(zhuǎn)化為時間工藝流程，在反應(yīng)器中曝氣池和沉淀池合二為一，也就是生化反應(yīng)與泥水分離在同一反應(yīng)池中進行，因此該工藝可以大程度的節(jié)省占地面積，減少建設(shè)費用。該工藝的典型運行方式見圖2，廢水分批次進入反應(yīng)池，按順序進行反應(yīng)、沉淀、排水和閑置，完成一個運行周期。</p><p>　　SBR工藝有如下特點：</p><p>　　

20、①時間上具有理想的推流式反應(yīng)器的特性?；钚晕勰嗌磻?yīng)速度隨著底物濃度的降低而減慢。理想的推流式反應(yīng)器中，底物濃度從進水端沿反應(yīng)器長度逐漸減少至出水端處理后出水的底物濃度，因此保持了最大的生化反應(yīng)推動力，這使得推流式反應(yīng)器全池的單位容積處理能力明顯高于完全混合反應(yīng)器。但是推流式曝氣池存在著返混，這導(dǎo)致了其反應(yīng)推動力大的優(yōu)點不能夠充分發(fā)揮。SBR系統(tǒng)雖然底物濃度的空間變化是完全混合型的，但由于其時間的不可逆性，在時間序列上屬于理想的推流態(tài)

21、。</p><p>　　圖2 SBR典型運行方式</p><p>　　②SVI值低、沉降性能好，可抑制絲狀菌生長。SBR中，SVI值一般不超過100，污泥具有良好的沉降性。而SBR的曝氣方式采用限制曝氣和半限制曝氣，這使系統(tǒng)在充水期保持低溶解氧狀態(tài)，這就有效地抑制絲狀菌的生長。并且SBR系統(tǒng)在時間上存在著有機物濃度梯度，初期，系統(tǒng)有機底物濃度較高，有利于膠狀菌團形成菌的生長，而耐低底物濃度

22、的絲狀菌生長受到抑制。在生化反應(yīng)后期，底物濃度降低，但是系統(tǒng)可以通過調(diào)整供氧量，使溶解氧維持較低水平，從而抑制絲狀菌的生長。</p><p>　?、圻m應(yīng)水質(zhì)水量變化。SBR系統(tǒng)可以緩和流量的逐時變化。SBR系統(tǒng)運行中有一定的充水期，可以使水質(zhì)變化得以部分均和，在充水階段，進水污染物濃度得到很大程度的稀釋。原廢水濃度的變化雖然使每個運行周期投配到反應(yīng)池中的污染物總量不同，但是SBR系統(tǒng)較靈活，可以調(diào)整運行周期的長短

23、。亦可以通過調(diào)整曝氣時間，控制反應(yīng)池的容積負荷或者污泥負荷，系統(tǒng)便可以適應(yīng)污染物總量的變化，保證污水的良好處理效果。</p><p>　?、芟到y(tǒng)可提供多樣性的生境，可脫氮除磷，有利于各類有機物降解。系統(tǒng)采用的限制或者半限制的曝氣方式，在時間序列上提供多樣性的生境，實現(xiàn)了缺氧/好氧或缺氧/缺氧/好氧的組合，并能控制每一部分的時間比例，使其在最佳狀態(tài)，這就能達到良好的脫氮或脫氮除磷的效果。</p>&l

24、t;p>　　⑤SBR可實現(xiàn)理想的靜止沉淀，泥水分離效果好。SBR系統(tǒng)的生化反應(yīng)和污泥沉淀是在同一反應(yīng)池內(nèi)進行的。沉淀過程避免了進出水的干擾，泥水分離效果好。此外還可以避免短路、異重流的影響。SBR還無需二次沉淀池及污泥回流泵房，污泥產(chǎn)率較低等優(yōu)點。</p><p><b>　?。?）A2/O工藝</b></p><p>　　A2/O是A/O工藝的變型工藝，它是在

25、A/O工藝的厭氧區(qū)之后增設(shè)了一個缺氧區(qū)。在A2/O工藝中，污水首先進入?yún)捬醭?，厭氧菌將污水中可生物降解的有機物轉(zhuǎn)化為發(fā)酵產(chǎn)物，聚磷菌將體內(nèi)貯存的聚磷分解，所釋放的能量一部分可供好氧的聚磷菌在厭氧環(huán)境下維持生存，另一部分能量供聚磷菌主動吸收VFAs， 并以PHB形式儲存在體內(nèi)。隨后進入缺氧區(qū)，在缺氧區(qū)，反硝化菌就利用混合液回流帶入的硝酸鹽以及進水中的有機物進行反硝化脫氮。接著進入好氧區(qū)，在好氧區(qū)，聚磷菌吸收利用污水中殘留的易降解有機物，并

26、通過分解體內(nèi)貯存的PHB來產(chǎn)生能量以供自身生長繁殖和主動吸收環(huán)境中的溶解磷，以聚磷的形式貯積在體內(nèi)。污水經(jīng)厭氧、缺氧區(qū)后，污水中有機物分別被聚磷菌和反硝化菌所利用，濃度已很低，也就達到了除磷的目的。</p><p>　　A2/O工藝脫氮除磷存在碳源需求、泥齡、有機負荷等矛盾和競爭，難同時高效去除氮、磷。</p><p>　　圖3 A2/O工藝流程圖</p><p>

27、　?、賲捬醐h(huán)境下碳源競爭</p><p>　　厭氧環(huán)境下若存在較多的硝酸鹽，反硝化菌就會以碳源有機物作為電子供體進行反硝化，消耗進水中的有機物，影響聚磷菌合成PHB，進而影響后續(xù)除磷過程。</p><p><b>　?、谀帻g</b></p><p>　　硝化菌繁殖速度較慢，世代時間較長，泥齡過小會導(dǎo)致硝化作用微弱。而聚磷菌多為短世代時間微生物。

28、生物除磷的唯一渠道是剩余污泥的排放，為了保證除磷效果需要維持較高的污泥排放量，因此，不得不降低泥齡。</p><p><b>　?、畚勰嘭摵膳c硝酸鹽</b></p><p>　　為了保證系統(tǒng)良好的硝化效果，需要維持較低的污泥負荷，要求有較大的回流比（一般在40%-100%）。但是回流污泥會將大量硝酸鹽帶入?yún)捬鯀^(qū)，反硝化菌就會以有機物為碳源進行反硝化。而厭氧狀態(tài)下，聚磷

29、菌將釋磷，反硝化菌的反硝化作用就會使除磷效果不佳。</p><p><b>　　（3）UCT工藝</b></p><p>　　圖4 UCT工藝流程</p><p>　　UCT工藝是對A2/O工藝的對回流方式做出了調(diào)整以后的工藝，UCT中沉淀池污泥是回流到缺氧池而不是回流到厭氧池，并增加了從缺氧池到厭氧池的混合液回流，這樣就阻止了處理過程中的硝酸

30、鹽進入到厭氧池而影響厭氧釋磷過程，UCT工藝流程如圖。在實際運行過程中，當進水中TKN與COD的濃度較高時，需要調(diào)整操作方式，降低混合回流液的回流比以防止硝酸鹽進入?yún)捬醭亍?lt;/p><p>　　UCT工藝在最大限度上消除了向厭氧池回流液中的硝酸鹽量對吸磷產(chǎn)生的不良影響，但是由于增加了缺氧池向厭氧池的回流，運行費用較高。</p><p>　　1.3本文的研究意義和研究內(nèi)容</p>

31、<p>　　水環(huán)境對我們的生活環(huán)境有很大的影響，在水污染問題中，氮磷污染最為嚴重且污染面廣，傳統(tǒng)的脫氮除磷處理工藝往往存在對泥齡的要求等矛盾，且出水難以滿足越來越嚴格的水質(zhì)標準的要求，在經(jīng)濟發(fā)展的同時，水資源的短缺現(xiàn)象日益顯現(xiàn)。面臨日益嚴峻的水污染問題，并從我國基本國情出發(fā)，著手建立低價、低碳、高效的水污染治理系統(tǒng)成為水處理領(lǐng)域的迫切任務(wù)。近年來研究發(fā)現(xiàn)利用NO2--N作為電子受體來完成反硝化脫氮除磷過程, 具有運行周期短

32、、釋磷速度快等特點。</p><p>　　本文研究內(nèi)容主要包括以下兩方面：（1）先采用三段式培養(yǎng)馴化以亞硝酸鹽為電子受體的反硝化聚磷菌，然后對其處理效果進行研究，為該工藝在實際工程中運用提供可行性依據(jù)；（2）通過圍繞反應(yīng)器的運行溫度、pH值等影響因素對短程反硝化除磷工藝的影響程度展開研究，以確定短程反硝化除磷工藝的最優(yōu)運行條件。</p><p><b>　　2.試驗材料與方法&l

33、t;/b></p><p><b>　　2.1試驗裝置</b></p><p>　　1.進水器 2.進水泵 3.SBR反應(yīng)器 4.磁力攪拌器 5.pH計 6.曝氣裝置 7.保溫裝置 8.空氣泵 9.流量計 </p><p>　　圖5 短程反硝化除磷裝置</p><p>　　短程反硝化除磷工藝裝置如圖5所

34、示，SBR反應(yīng)器是有效容積為5L的玻璃燒杯，內(nèi)徑為12cm。反應(yīng)器由轉(zhuǎn)子流量計控制曝氣量，通過空氣壓縮機向反應(yīng)器供氣。裝置中配備了可手動調(diào)節(jié)溫度的恒溫水浴箱，將反應(yīng)器置于恒溫水浴箱中，便可控制反應(yīng)器的反應(yīng)溫度，另外配有磁力攪拌器、微孔曝氣裝置、pH測量儀等。</p><p><b>　　2.2試驗用水</b></p><p>　　試驗用水是以無水乙酸鈉為碳源、磷酸二氫

35、鉀為磷源、氯化銨為氮源，并投加碳酸氫鈉、硫酸鎂、氯化鈣、硫酸亞鐵及一些微量元素配置而成。該試驗用水為模擬預(yù)處理后的生活污水出水，CODCr已有了一定量的去除。具體的實驗用水配制成分見表1，2。</p><p>　　表1 人工模擬廢水的配制</p><p>　　表2 微量元素組成表</p><p><b>　　2.3接種污泥</b></p

36、><p>　　實驗室接種的污泥取自寧波市南區(qū)污水處理廠的二沉池，污泥各項指標如下：MLSS為3500mg/L，MLVSS為2300mg/L，SVI為86mL/g。</p><p>　　2.4分析項目及分析方法</p><p>　　本次試驗中需要測量的分析項目主要為pH值、氨氮、亞硝酸氮、硝酸氮、等。其各自的檢測方法如下表3所示。</p><p>

37、<b>　　3.結(jié)果與分析</b></p><p>　　3.1污泥的馴化與短程反硝化除磷反應(yīng)器的啟動</p><p><b>　　3.1.1運行模式</b></p><p>　　按照聚磷菌分為3類的理論，將整個培養(yǎng)馴化分成3個階段。第1階段，在厭氧/好氧條件下使聚磷菌成為系統(tǒng)中的主導(dǎo)菌種；第2階段，厭氧/缺氧條件下，在厭氧

38、段結(jié)束后外加KNO3溶液，使能以硝酸鹽為電子受體的反硝化除磷菌成為優(yōu)勢菌種；第3階段，同時投加KNO3和NaNO2溶液，并逐步減少KNO3投加量而增加NaNO2投加量來選擇和富集以亞硝酸鹽為電子受體的反硝化除磷菌。各階段運行模式見表4。</p><p>　　表3 分析物質(zhì)及方法</p><p>　　表4 SBR運行模式</p><p>　　3.1.2短程反硝化除磷菌

39、的培養(yǎng)馴化</p><p>　　SBR反應(yīng)器中，污泥濃度保持3500mg/L左右，每周期進水2L，COD濃度保持在200-250mg/L之間，磷酸鹽濃度為5.5-6.4mg/L。第1階段厭氧/好氧交替運行，當系統(tǒng)具備高效的好氧吸磷性能時，說明以氧為電子受體的聚磷菌富集成功。之后便進入?yún)捬?缺氧馴化的第2階段，即在厭氧釋磷結(jié)束后，通過恒流泵在30min內(nèi)向系統(tǒng)中連續(xù)投加0.35L初始濃度為25mg/L的KNO3溶液

40、，篩選馴化使以硝酸鹽為電子受體的反硝化除磷菌成為系統(tǒng)中的優(yōu)勢菌種。系統(tǒng)運行情況如圖6所示，經(jīng)過20d的厭氧/好氧交替運行，系統(tǒng)的除磷率達92%以上，出水磷酸鹽濃度低于0.5mg/L，這就表明聚磷菌已成為系統(tǒng)中的優(yōu)勢菌種。從第21天起便進入?yún)捬?缺氧階段，即第2階段，在初期磷酸鹽濃度去除率出現(xiàn)明顯下降僅為39%，這是由于在系統(tǒng)中反硝化除磷菌所占比例較小，而聚磷菌因缺乏電子受體O2增殖受到抑制，繼而未能表現(xiàn)出較好的吸磷特性。繼續(xù)運行15d后

41、，除磷效果明顯改善，到第40天，除磷效率穩(wěn)定在80%以上，表明反硝化聚磷菌逐漸富并成為優(yōu)勢菌種[9]。</p><p>　　圖6 以NO3-為電子受體的反硝化除磷菌培養(yǎng)階段的變化曲線</p><p>　　接著便逐步減少KNO3投加量、并增加NaNO2投加量來篩選和富集以亞硝酸鹽為電子受體的反硝化除磷菌。運行情況如圖7、圖8所示。</p><p>　　圖7 NO3--

42、N和NO2--N投加濃度變化曲線</p><p>　　由圖7和圖8可得，該階段運行的前4天，投加硝酸鹽濃度為20mg/L，亞硝酸鹽濃度為5mg/L時，系統(tǒng)的除磷性能未出現(xiàn)大的波動，進一步減少硝酸鹽投加量至15mg/L，增加亞硝酸鹽投加量至10mg/L，系統(tǒng)的除磷效率明顯下降，同時出現(xiàn)污泥沉降性能變差，污泥流失現(xiàn)象。這是由于亞硝酸鹽具有生物毒性，加入量的提高對系統(tǒng)產(chǎn)生了沖擊，因此在缺氧結(jié)束后需增加30min的好氧段

43、，好氧段的存在，可使得污泥得到一定的緩沖而加快馴化過程。運行9d后，系統(tǒng)逐漸適應(yīng)，除磷效率明顯提升，污泥沉降性能良好。繼續(xù)減少KNO3的投加量增加NaNO2的投加量，直到最后只投加NaNO2。當系統(tǒng)保持較穩(wěn)定的除磷效果后，跟蹤測定一個周期內(nèi)系統(tǒng)的COD，PO43--P，NO2--N濃度變化。</p><p>　　圖8 以NO2-為電子受體的反硝化除磷菌培養(yǎng)階段的變化曲線</p><p>　

44、　3.1.3短程反硝化除磷的啟動情況 </p><p>　　由圖9可見，系統(tǒng)經(jīng)2.5小時厭氧作用，釋磷量達到了20mg/L，在第2.5小時開始連續(xù)投加NaNO2，使系統(tǒng)中亞硝酸鹽濃度保持在25mg/L左右，經(jīng)4.5小時缺氧吸磷后，系統(tǒng)中磷酸鹽濃度降低至2.80mg/L；再經(jīng)1h的好氧作用，最終出水磷酸鹽濃度僅為0.61mg/L，磷的去除率達87.8%。這表明以亞硝酸鹽為電子受體的反硝化除磷菌已篩選成功。<

45、;/p><p>　　圖9 系統(tǒng)穩(wěn)定后周期內(nèi)濃度變化曲線</p><p>　　反硝化除磷系統(tǒng)運行了67天后，以亞硝酸鹽為電子受體的反硝化除磷菌成功馴化富集，為了檢驗系統(tǒng)運行穩(wěn)定情況以及處理效果，對系統(tǒng)進行了跟蹤檢測，考察COD、溫度、MLSS、污泥齡、pH等對系統(tǒng)除磷效果的影響，通過對比分析，調(diào)試系統(tǒng)來確定最佳運行條件。</p><p>　　3.2短程反硝化除磷的影響因素

46、研究</p><p>　　3.2.1溫度對短程反硝化除磷的影響</p><p>　　溫度是除磷系統(tǒng)中需要控制的重要參數(shù)之一，現(xiàn)在就溫度對系統(tǒng)除磷效果進行研究。實驗結(jié)果如圖10所示，由圖10可知在低溫條件下，TP雖有一定的去除效果，但不理想，隨著溫度的升高，由于釋磷速率逐漸增大，TP去除效果也隨之升高。當溫度為25℃左右時，系統(tǒng)的除磷效果最佳，PO43--P的去除率為90.14%。當溫度繼續(xù)

47、升高時，TP的變化趨勢并不再隨溫度上升而上升，反而有下降趨勢，可見以亞硝酸鹽作為電子受體的反硝化聚磷菌最活躍溫度是25℃。此時，反硝化除磷作用最強，速率也最大。</p><p>　　研究發(fā)現(xiàn)溫度對亞硝酸細菌和硝酸細菌的最大比增長速率具有不同的效應(yīng)，當溫度高于19℃時，亞硝酸細菌的最大比增長速率明顯大于硝酸細菌。也就是系統(tǒng)溫度較高，可使亞硝酸細菌處于優(yōu)勢地位，有利于亞硝酸鹽的積累而實現(xiàn)短程硝化。綜上，系統(tǒng)的適宜溫度

48、為19-25℃。</p><p>　　圖10 不同溫度條件下PO43--P濃度變化曲線</p><p>　　3.2.2MLSS對短程反硝化除磷的影響</p><p>　　不同MLSS對系統(tǒng)的厭氧釋磷和缺氧吸磷都會產(chǎn)生影響。取以NO2--N為電子受體的反硝化聚磷污泥分別放入4個容積為5L的燒杯中，燒杯依次編號為l、2、3和4，各燒杯中MLSS分別為1500、3500、

49、5500和7500mg/L。其它反應(yīng)條件均相同，長期運行后，研究不同MLSS對系統(tǒng)除磷效果的影響。試驗結(jié)果如圖11和圖12所示。</p><p>　　圖11 不同MLSS條件下釋磷量變化曲線</p><p>　　圖12 不同MLSS條件下釋磷速率曲線</p><p>　　由圖12可得，釋磷量隨著MLSS濃度的增大而增大，4個燒杯中厭氧釋磷量分別為6.80、16.95

50、、26.52和37.36mg/L。在厭氧初始1小時內(nèi)，釋磷量分別達到了5.48、l4.07、22.73和33.02mg/L。這是由于MLSS越高，DPB的數(shù)量就會越多，相應(yīng)的釋磷量也就越大，相同的釋磷速率也越大，如圖13所示，4個燒杯中平均釋磷速率分別為2.3、5.7、8.8和12.5 mgPO43--P/h。</p><p>　　圖13 不同MLSS條件下缺氧吸磷曲線</p><p>　

51、　由圖13可得，在反應(yīng)初期，吸磷速率也隨著MLSS濃度的增大而增快，3和4系統(tǒng)在1小時，吸磷量就已經(jīng)分別達到了29.56和39.47mg/L，吸磷速率遠高于系統(tǒng)1和2。但是，在缺氧后期，出現(xiàn)了少量釋磷現(xiàn)象，即二次釋磷現(xiàn)象。這是由于3和4系統(tǒng)中MLSS過高，在與1和2具有相等的電子受體NO2--N的條件下，3和4在較短時間內(nèi)便耗盡了系統(tǒng)中的NO2--N，此后，系統(tǒng)再次處于厭氧狀態(tài)。缺氧結(jié)束時，經(jīng)測定，4個燒杯中PO43--P濃度分別為5.

52、68、0.78、8.33和11.47mg/L，可見，MLSS對缺氧吸磷效果有重要的影響，雖然較高的MLSS會提升厭氧釋磷量和釋磷速率，并且在缺氧初期也具有較快的吸磷速率，但過高的MLSS會導(dǎo)致二次釋磷現(xiàn)象的產(chǎn)生，最終影響PO43--P的去除率。比較不同MLSS條件下各系統(tǒng)的處理效果，MLSS為3500 mg/L左右時，系統(tǒng)的除磷效果最佳[16]。</p><p>　　綜上所述，反硝化除磷系統(tǒng)的反應(yīng)速度隨著MLSS

53、的增大而提高，而在較低的MLSS濃度下（如2系統(tǒng)），在反應(yīng)時間延長幅度不大的情況下，也能獲得良好的吸磷效果。但是，MLSS過高不僅會增加污泥處理費用，也會提高污泥的沉淀分離難度，并且在缺氧吸磷過程中還有可能引起磷的二次釋放。</p><p>　　3.2.3進水COD對短程反硝化除磷的影響</p><p>　　研究發(fā)現(xiàn)，COD負荷對DPAOs在3類聚磷菌中所占的比例有重要的影響。COD負荷越

54、低則亞硝酸型DPAOs所占的比例越高，也就是較低COD負荷有利于富集亞硝酸鹽型DPAOs。</p><p>　　反應(yīng)進水COD分別采用150、250、350mg/L，此時NO2-為50mg/L，結(jié)果如圖14所示。</p><p>　　圖14 進水COD對吸放磷的影響</p><p>　　當COD為150mg/L時，磷的濃度由12.84mg/L增加至16.36mg/L

55、，僅增加了3.52mg/L，這是由于在低COD條件下，食物匱乏，不同菌類將競爭有機物，在競爭中反硝化除磷菌只能攝取到一部分，因此沒有足夠的碳源供給能量來分解多聚磷酸鹽，最終導(dǎo)致釋磷量減少。并且COD濃度較低時，厭氧釋磷階段儲備的有機物濃度不足，這就會使厭氧階段不能夠充分釋磷，尚有一部分磷酸鹽存在于釋磷菌體內(nèi)，因此磷的去除率較低。而當COD為350mg/L時，碳源充足，釋磷效果較COD為150mg/L時好， 磷酸鹽濃度由原來11.86mg

56、/L上升為20.42mg/L，因為當COD充足時，反硝化聚磷菌充分分解多聚磷酸鹽后，并利用釋放的能量過量地攝取有機物進而轉(zhuǎn)化為PHB貯存于體內(nèi)，再不斷地利用產(chǎn)生的能量分解并釋放磷酸鹽，但是在缺氧聚磷階段，磷的濃度僅由20.42mg/L降為14.56mg/L，去除率也不高。這是由于釋磷菌有各自的吸磷范圍，當系統(tǒng)中磷酸鹽的量超出其極限時，便不再吸磷。因此在COD為350mg/L時，盡管釋磷菌過量釋磷，但是此時水中的磷酸鹽量遠超出了其吸磷極限

57、，所以除磷效果并不好；同時反硝化聚磷菌為</p><p>　　由上可得在磷和亞硝態(tài)氮負荷一定時，適當提高COD濃度有利于DPAOs的厭氧釋磷，也有利于缺氧段的吸磷作用。但若COD過多，則反硝化菌在缺氧段將會優(yōu)先利用殘余的COD進行反硝化作用，便會消耗大量NO2-，較高負荷的磷會阻礙DPAOs利用NO2-的吸磷過程，并且也浪費碳源。若COD濃度過低，則厭氧釋磷不充分，影響缺氧段的吸磷，除磷效果不理想，所以應(yīng)適當控制

58、COD濃度。</p><p>　　3.2.4亞硝酸鹽投加量對短程反硝化除磷的影響</p><p>　　厭氧段初始亞硝氮濃度分別為0mg/L，2mg/L，4mg/L，8mg/L，厭氧段磷酸鹽濃度變化如圖15。</p><p>　　圖15 不同亞硝酸鹽濃度下的厭氧釋磷曲線</p><p>　　當厭氧段初始亞硝酸鹽濃度為0mgNO2--N/L，2m

59、gNO2--N/L，4mgNO2--N/L， 8mgNO2--N/L時，釋磷量分別為19.35mgPO43--P/L，16.85mgPO43--P/L，12.93 mgPO43--P/L，10.67mgPO43--P/L，隨著厭氧段進水NO2--N濃度的升高，厭氧釋磷量與厭氧段最大釋磷速率降低，這可能是因為在厭氧段若存在電子受體，短程反硝化菌與短程反硝化除磷菌會競爭外碳源有機物，導(dǎo)致短程反硝化除磷菌可利用的有機物減少，不能有效釋磷。由本

60、試驗結(jié)果可得，為充分保證厭氧段的高效釋磷作用，應(yīng)將進水NO2--N濃度控制在2mg/L以下。</p><p>　　在已經(jīng)釋磷完成后的缺氧期開始進水亞硝酸鹽濃度5，25，45，65mgNO2- -N/L，結(jié)果見圖16。</p><p>　　圖16 亞硝酸鹽對缺氧攝磷的影響</p><p>　　可以看出4個樣品都有一定的除磷效果，5mg/L除磷效果較差，缺氧反應(yīng)結(jié)束時出

61、水PO43--P濃度分別為25.13mg/L，缺氧后期NO2--N基本消耗完全，系統(tǒng)中磷量明顯增加，出現(xiàn)二次釋磷現(xiàn)象。進水NO2--N濃度高于25mg/L時，出水PO43--P濃度下降，二次釋磷現(xiàn)象消失，在45mg/L體系中，吸磷速率達到最大，出水PO43--P濃度降至6.88mg/L，除磷效果最佳。在65mg/L體系中，磷酸鹽濃度則下降得極其緩慢，磷酸鹽濃度由缺氧開始的30.05mg/L下降為13.68mg/L。這是因為亞硝酸鹽濃度過

62、低時，無法提供足夠的電子受體以進行反硝化聚磷反應(yīng)；而亞硝酸鹽濃度較高時，有利于缺氧段磷的完全吸收，但濃度過高殘余的NO2--N會被反硝化菌利用，與DPB形成對有機物基質(zhì)消耗的競爭，影響下一周期的厭氧釋磷，導(dǎo)致反硝化除磷效率的下降。而且當亞硝酸鹽濃度過高，缺氧反應(yīng)后水中的亞硝酸鹽沒有完全去除會導(dǎo)致出水中亞硝酸鹽濃度超標而無法直接排放，也必將影響下一周期厭氧放磷，導(dǎo)致反硝化聚磷率下降。</p><p>　　3.2.5

63、pH對短程反硝化除磷的影響</p><p>　　pH對吸磷、釋磷2個過程均有較明顯的影響，pH值過低將導(dǎo)致厭氧段釋磷速率和有機物吸收速率的降低，也就是說在低pH值條件下，每釋放單位質(zhì)量的磷酸鹽需要消耗更多的有機物。而pH值過高則會造成磷酸鈣沉淀，影響污泥的活性。</p><p>　　實驗采用起始pH值為6、7、8，反應(yīng)過程中利用pH計全程監(jiān)測pH值并及時調(diào)整，使3個體系的pH值相對穩(wěn)定。進

64、水COD為250mg/L，測定一個完整的周期內(nèi)PO43--P的濃度。實驗結(jié)果如圖17所示。</p><p>　　圖17 pH值對短程反硝化除磷過程的影響</p><p>　　由圖17可得，當體系pH值為6時，厭氧釋磷表現(xiàn)良好，厭氧60min結(jié)束時，釋磷量為17.41mg/L，而pH值為8.0時釋磷量達到最大值24.20mg/L，缺氧段pH值為7.0時，出水PO43--P濃度最低，為2.76

65、mg/L。本試驗結(jié)果表明厭氧段最佳pH值為8.0，缺氧段最佳pH值為7.0。</p><p><b>　　4.結(jié)論</b></p><p>　　系統(tǒng)在進水COD為200-250mg/L，NO2--N濃度為5-30mg/L的條件下，經(jīng)過約67天的運行后成功啟動。研究可得溫度，MLSS，COD，亞硝酸鹽投加量及pH對系統(tǒng)除磷效率有明顯的影響作用。</p>&

66、lt;p><b>　　（1）溫度、pH</b></p><p>　　釋磷速率隨著溫度的升高逐漸增大，但溫度過高時，TP有上升趨勢，系統(tǒng)最佳溫度應(yīng)控制在19-25℃左右，此時系統(tǒng)對PO43--P的去除率達到了89.14%。系統(tǒng)吸磷、放磷過程均受到pH較為明顯的影響。在pH為8.0時，釋磷量達到最大；系統(tǒng)缺氧段在pH值為7.0時，出水PO43--P濃度最低。</p><

67、p>　?。?）MLSS、COD</p><p>　　厭氧釋磷階段的釋磷量和釋磷速率隨著MLSS濃度的增大而增大，但MLSS過高，在缺氧階段會產(chǎn)生二次釋磷現(xiàn)象，并且會增加污泥處理費用，本實驗認為系統(tǒng)最佳MLSS應(yīng)保持在3500mg/L左右。進水COD濃度應(yīng)控制在200-250mg/L之間。</p><p>　　（3）NO2--N投加量</p><p>　　磷的去

68、除率隨缺氧段亞硝酸鹽濃度的增加而增大，但NO2--N濃度過高會導(dǎo)致反硝化除磷效率的下降，本實驗認為缺氧攝磷的最佳NO2--N濃度為45mg/L。為了充分保證厭氧段的高效釋磷作用，應(yīng)控制進水NO2--N濃度低于2mg/L。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 崔麗娜,李繼,呂小梅.污水除磷技術(shù)的研究及發(fā)展[J].環(huán)境保護科學(xué),201

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84、論文選題、試驗研究到論文的撰寫及修改無不包含著導(dǎo)師的心血與辛勞。導(dǎo)師豐富的學(xué)識、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和平易近人、謙虛至誠的為人準則以及對學(xué)生的關(guān)懷愛護給我留下了深刻的印象，使我受益非淺。至此論文完成之際，謹向楊老師表示衷心的感謝。</p><p>　　在學(xué)院求學(xué)的四年中，得到生物與環(huán)境學(xué)院各位老師的指導(dǎo)和關(guān)心，在此向各位老師致以深深的謝意。感謝陳，林，張等同學(xué)在學(xué)習以及試驗過程中對我的關(guān)心和幫助；感謝師姐在我初進試驗室